Elektrische verbindingen: kiezen, monteren en controleren
Een elektrische verbinding lijkt een klein onderdeel van de installatie, maar bepaalt mee hoe vlot de elektricien werkt en hoe betrouwbaar een kring later blijft. Welke oplossing past bij welke geleider, belasting en omgeving?
Welke verbinding waar?
Verschil tussen stekkers, connectoren en verbindingen
Deze termen worden vaak door elkaar gebruikt, maar betekenen niet hetzelfde.
Geleider: een materiaal of structuur waarlangs stroom of signalen zich verplaatsen. Een elektrische geleider, zoals koper, geleidt elektrische stroom. Een optische geleider, zoals glasvezel, geleidt lichtsignalen.
Kabel: een geheel van één of meer geïsoleerde geleiders met een beschermende buitenmantel. Een glasvezelkabel bevat optische vezels die lichtsignalen doorgeven.
Connector: een aansluitonderdeel waarmee je kabels, apparaten of printplaten met elkaar verbindt om stroom of signalen over te dragen. Het is een verzamelnaam voor verschillende aansluitoplossingen, waaronder stekkers, contactdozen en verbindingsklemmen.
Stekker: een type connector dat je in een passende contactdoos steekt. Daarmee maak je een verbinding die je eenvoudig weer kunt losmaken. In België zijn type C stekkers de officiële standaard.
Contactdoos: een type connector waarin je een passende stekker steekt. Een stopcontact is een bekend voorbeeld. In België zijn type E stopcontacten de officiële standaard.
Verbindingsklem: een aansluitonderdeel waarmee je twee of meer elektrische geleiders vastzet en elektrisch met elkaar verbindt, bijvoorbeeld met een schroef- of veermechanisme.
Elektrische verbinding: het geleidende contact waardoor elektrische stroom van de ene geleider naar de andere kan vloeien. Je maakt die verbinding bijvoorbeeld met een stekker of een verbindingsklem.
Stap 1: Wat is de functie van de verbinding?
Stap 1 is achterhalen welk functie de verbinding heeft en welk type signaal dient overgebracht te worden.
– Gaat het om stroom/elektriciteit voor bv. verlichtingsinstallatie, motoren,…?
Dan moet je de parameters voltage en amperage zien te bepalen.
– Gaat het om data die je moet overbrengen via netwerk?
Dan moet je weten of dit gebeurt via bv. UTP-kabel met RJ45-stekker of andere.
– Gaat het om audio/video signalen die je moet overbrengen?
Dan moet je nagaan of het een analoge of digitale signaaloverdracht betreft, en achterhalen hoeveel data-pinnen hierbij gebruikelijk zijn.
Stap 2: Controleer de technische specificaties
Stap 2 is het controleren van elektrische en technische specificaties.
– Welke spanning (V) en stroomsterkte (A) is vereist?
– Welke pinconfiguratie en geslacht is nodig: male, female en hoeveel polen/aders?
– Welke afscherming (shielding) is vereist indien er veel elektromagnetische storing is?
Het eerste waar men naar moet kijken is de elektrische capaciteit, omdat daar het veiligheidsaspect bijhoort. De nominale stroom (A) is de meest kritieke factor om oververhitting en brand te voorkomen. De nominale spanning (V) bepaalt of de connector veilig de elektrische spanning kan isoleren.
Belangrijk gegeven is ook de mechanische compatibiliteit omdat die cruciaal is voor een correcte montage. Het aantal polen van de connector nakijken, want die bepaalt de functionaliteit. De geleidersdoorsnede (in mm²) van de aders (bijv. 1,5 mm² of 2,5 mm²) moet binnen het klembereik van de interne contacten vallen. Soms is een kabelafscherming nodig, bv. om elektromagnetische interferentie bij data-overdracht tegen te gaan.
De buitendiameter (in mm) van de kabel is doorslaggevend voor de kabeltule of trekontlasting van de stekker. Is de kabel te dun, dan is hij niet waterdicht of trekt u hem zo los. Is hij te dik, dan past de stekker niet dicht.
Stap 3: Kijk naar de omstandigheden
In stap 3 kijken we naar de fysieke omstandigheden. Is de omgeving binnen, buiten en voor industrie, utiliteit, woningbouw, …? Hier moeten we parameters als vocht, trillingen, temperatuur in acht nemen.
Vocht, water en vloeistoffen kunnen specifieke IP65, IP67, IP68, of IP69K-behuizing noodzakelijk maken om indringing van stof en water te vermijden.
Buitenopstelling kan vereisen dat UV-bestendige speciale polymeren/metalen, hoge IP-rating en corrosiebestendige (RVS of vernikkelde) contacten nodig zijn.
Omgevingen met trillingen en schokken vragen om connectoren met bajonetsluitingen, schroefvergrendelingen of push-pull systemen, zodat geen micro-vonken (arcs) ontstaan.
Extreme temperaturen (ovens, gieterijen) vragen om behuizingen van aluminium, roestvast staal of hittebestendige kabelwartels in PVC of messing. Lage temperaturen (koelhuizen) vragen om cold-resistant polymeren.
Tenslotte kan mechanische belasting een trekontlasting verplichten, m.b.v. slijtvaste behuizing en robuuste vergrendelingsmechanismen, zodat aders niet uit de klemmen worden getrokken.
Stap 4: Welke montagemethode?
In stap 4 gaan we vastleggen welke montagemethode de juiste is en dit hangt samen met welk kabeltype de toepassing voorschrijft.
– Gaan we de connectie krimpen, schroeven of solderen?
– Of gaan we werken met gereedschapsloze klemmen, bij massieve draad kunnen zowel steekklemmen als hefboomklemmen, bij soepele draad gebruikt men hefboomklemmen.
Veelgebruikte aansluitmethoden voor elektrische verbindingen
Klemmen
Schroefklemmen: de gestripte geleider wordt in een aansluitopening gebracht en vastgezet door een schroef aan te draaien. De schroef oefent rechtstreeks of via een klemplaat druk uit op de geleider. Zo ontstaat een mechanische bevestiging en elektrisch contact.
Insteekklemmen: de gestripte geleider wordt in een aansluitopening geschoven, waarbij een veermechanisme meegeeft en de geleider vervolgens vastklemt. De veer houdt de geleider op zijn plaats en zorgt voor de contactdruk.
Hefboomklemmen: een hendeltje opent het veermechanisme, zodat de gestripte geleider in de aansluitopening kan worden gebracht. Bij het sluiten van het hendeltje klemt de veer de geleider vast en ontstaat elektrisch contact.
Verbindingen
Krimpverbindingen: een metalen verbindingshuls of krimpcontact wordt rond de gestripte geleider samengeperst. Door deze blijvende vervorming ontstaat een stevige mechanische en elektrische verbinding tussen het metaal en de geleider.
Soldeerverbindingen: de geleider en het aansluitpunt worden verwarmd, waarna gesmolten soldeer beide oppervlakken bevochtigt. Bij het afkoelen stolt het soldeer en ontstaat een geleidende verbinding tussen de onderdelen.
Hoe monteren?
Een betrouwbare elektrische verbinding valt of staat met een zorgvuldige montage en een strenge controle, ze zijn vaak de grootste oorzaak van storingen, kortsluiting en brandgevaar. In twee stappen kom je tot een systematische werkwijze.
1. Montage
Strip de kabelmantel en aders op de exacte lengte die de fabrikant voorschrijft, en let daarbij op dat je de koperen kern niet inkerft of beschadigt.
Gebruik bij soepele aders (met fijne koperdraadjes) altijd adereindhulzen.
Bij schroefverbinding altijd stevig vastdraaien, maar geen schroefdraad doldraaien.
Bij krimpverbinding een krimptang gebruiken die passend is bij de connector.
Bij soldeerverbinding zorgen voor een egale vloeiing van het soldeertin.
Bij trekontlasting de kabelmantel stevig vastklemmen in de trekontlasting.
2. Controle en inspectie
Bij visuele controle let je erbij op dat alle aders volledig en goed vastzitten in de klem of connector, en zonder dat er blank koper zichtbaar is buiten het klembereik.
De buitenmantel van de kabel moet onder de trekontlasting zitten, en de contactpennen moeten schoon, glanzend en vrij van oxidatie zijn.
Bij mechanische controle trek je handmatig aan de kabel om te zien of de trekontlasting goed functioneert. De connector moet zonder speling in elkaar passen en vergrendelingen moeten hoorbaar inklikken.
Bij de elektrische controle meet je met een multimeter of de verbinding goed doorverbindt (lage weerstand), en controleer je op kortsluiting tussen de polen onderling.
Tips om sneller te werken
Om tijdwinst te boeken kan je met push-in en snap-in technologie werken: draden worden direct in de klem gestoken zonder gereedschap. Dat levert tot 60% tijdwinst op tijdens de assemblage. Anderzijds bestaan er pre-assembled (voorbedrade, plug & play) kabels, zij elimineren bedradingsfouten.
Tenslotte bestaat ook mechanische codering, connectoren die maar op één manier in elkaar passen voorkomen tijdverlies en probleemoplossing. Kabelconnectoren, koppelboxen in IP68 kan je gebruiken zonder harsopvulling, voor een snelle en eenvoudige ‘schone handen’-klus.
Hoe bekom je een langere levensduur?
Langere Levensduur kan je in de hand werken m.b.v. trillingsbestendigheid: veerdrukklemmen behouden hun klemkracht.
Langere levensduur bekom je ook met een geïntegreerde trekontlasting: deze voorkomt krachten op de contactpunten, wat kabelbreuk uitsluit.
Hoogwaardige vergulde of vernikkelde contacten verlengen eveneens de levensduur, omdat ze de overgangsweerstand minimaliseren en oxidatie (corrosie) voorkomen.
Welke Belgische voorschriften en fabrikant voorwaarden gelden?
In België geldt Algemeen Reglement op de Elektrische Installaties (AREI boek 1 en boek 3). Voor uitwendige invloeden geldt het verplichte ‘document van uitwendige invloeden van de installatie’. Aangevuld met Europese productrichtlijnen (o.a.. CE-Markering, EN/IEC) en specifieke installatie-voorwaarden van fabrikanten.
Met dank aan: AC Solutions, Phoenix Contact, Wago en Weidmüller